現(xiàn)場通風(fēng)環(huán)境安全評價體系研究

馬平安

（武漢船用機(jī)械有限責(zé)任公司， 湖北 武漢 430084）

引言

對于需要安裝于船舶上使用的大型設(shè)備系統(tǒng)，由于其包含的設(shè)備臺套數(shù)眾多（通常超過1 000 臺套），安放位置涉及多層甲板艙室，因此通常伴隨著船舶的建造過程進(jìn)行裝船施工。在施工過程中，施工現(xiàn)場的空氣質(zhì)量管控工作一直是建造單位安全監(jiān)管的要點。當(dāng)分段建造完成，船舶主體合攏之后，主甲板下的機(jī)艙部分形成蜂窩狀多層結(jié)構(gòu)的密閉式空間，艙內(nèi)電焊、打磨、氣焊、礦物棉包敷、涂裝等施工內(nèi)容都是典型有害氣體污染源。據(jù)安全生產(chǎn)管理領(lǐng)域已有的測算成果,在作業(yè)的高峰期，現(xiàn)場空氣中的混合煙塵濃度峰值可以達(dá)到13～15 mg/m3。目前雖然作業(yè)現(xiàn)場都配置有通風(fēng)系統(tǒng)，為作業(yè)點設(shè)置了大量的風(fēng)機(jī)、濾網(wǎng)等設(shè)施，各施工單位也在風(fēng)道設(shè)計優(yōu)化和通風(fēng)效能控制上投入了大量的資源，但是在當(dāng)前工業(yè)技術(shù)水平下，氣體相關(guān)的安全事故仍未徹底杜絕。

因而有必要針對大型裝備系統(tǒng)裝船施工現(xiàn)場環(huán)境的特點，建立綜合安全評價指標(biāo)體系，對通風(fēng)環(huán)境安全開展量化指標(biāo)評估，并在運(yùn)行中根據(jù)現(xiàn)場的施工內(nèi)容變化開展動態(tài)評價，及時暴露可能存在的安全隱患，確保施工現(xiàn)場通風(fēng)環(huán)境能夠始終保持健康、可靠，為施工現(xiàn)場的安全管理工作打好基礎(chǔ)。

1 施工現(xiàn)場通風(fēng)系統(tǒng)

大型裝備系統(tǒng)裝船施工現(xiàn)場通風(fēng)系統(tǒng)是指在設(shè)備裝船與船體建造同步施工的過程中，為排除各合攏區(qū)域和封閉艙室的焊接、涂裝等諸多工種在施工過程中所產(chǎn)生的有害氣體（粉塵和油漆揮發(fā)物等），為施工人員提供一個符合安全和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的施工環(huán)境所配置的環(huán)境類工裝系統(tǒng)。目前業(yè)內(nèi)主要采用的設(shè)備包括軸流式通風(fēng)機(jī)、離心式通風(fēng)機(jī)、粉塵濾網(wǎng)、通風(fēng)管以及污染物凈化設(shè)備等[1-2]。

一般情況下系統(tǒng)與大氣的通風(fēng)點設(shè)置于露天主甲板上，采用垂直向的通風(fēng)井作為主風(fēng)道，各層甲板的分支風(fēng)道匯集至通風(fēng)井主風(fēng)道，各風(fēng)道內(nèi)均設(shè)置多個風(fēng)機(jī)接力通風(fēng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)呈樹狀展開，示意圖見圖1、圖 2。

圖1 通風(fēng)井示意圖

圖2 風(fēng)道結(jié)構(gòu)示意圖

2 安全評價指標(biāo)體系建立

通風(fēng)系統(tǒng)在運(yùn)行中同時受設(shè)備工作狀態(tài)等自身因素和施工內(nèi)容變化、工作負(fù)荷變化、施工班組質(zhì)量等環(huán)境因素影響，其運(yùn)行狀態(tài)存在較多不確定因素，表現(xiàn)為動態(tài)性和模糊性等非線性特征，各特征指標(biāo)間相互聯(lián)系、又相互制約，存在一定的復(fù)雜偶合關(guān)系，是一個開放性的復(fù)雜關(guān)聯(lián)大系統(tǒng)。因此，提出能夠真實反映現(xiàn)場通風(fēng)現(xiàn)場運(yùn)行狀況的特征指標(biāo)，建立合理、科學(xué)、完整的通風(fēng)系統(tǒng)安全指標(biāo)評價體系，對于提高施工現(xiàn)場安全管理水平具有重要的意義。

參照通風(fēng)系統(tǒng)領(lǐng)域已有的研究成果，依據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)備組成和安全生產(chǎn)環(huán)境影響要素，建立大型裝備系統(tǒng)裝船施工現(xiàn)場通風(fēng)環(huán)境安全指標(biāo)評價體系如下頁圖3 所示。

圖3 指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)圖

3 評價指標(biāo)因子權(quán)重確定

由于施工現(xiàn)場通風(fēng)系統(tǒng)在運(yùn)行中涉及較多定性的特征因素，參照已有的復(fù)雜關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的研究成果，采用適用于多目標(biāo)復(fù)雜問題的層次分析法（AHP）確定各層指標(biāo)因子的權(quán)重值，步驟如下：

3.1 建立遞階層次結(jié)構(gòu)

層次分析法（AHP）在實際問題的應(yīng)用中，從目標(biāo)問題出發(fā)，根據(jù)影響力的直接程度從上向下將各種考慮的因素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、次級準(zhǔn)則（非必要）、措施方案等不同層次，形成塔狀多層次的邏輯映射關(guān)系結(jié)構(gòu)；大型裝備系統(tǒng)裝船施工現(xiàn)場通風(fēng)系統(tǒng)的方案措施離散化過高，因此將歸納提取出的特征指標(biāo)因子視為措施即底層因素，建立包含目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和措施層的三層結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

3.2 構(gòu)造對比判斷矩陣并賦值

對比判斷矩陣用以體現(xiàn)當(dāng)前人們對因素重要程度的認(rèn)知，采用自然數(shù)1～9 及其倒數(shù)共17 個等級來描述同層因素兩兩相較對映射的上級指標(biāo)影響力的重量程度，見表1。

表1 對比判斷矩陣標(biāo)度定義

根據(jù)層次結(jié)構(gòu)和專家意見賦值計算，構(gòu)造各維度指標(biāo)判斷矩陣，根據(jù)本領(lǐng)域已有的研究成果，將標(biāo)度設(shè)置為1～9 級及其倒數(shù)，如表2—表8 所示。

表3 動力配置指標(biāo)對比判斷矩陣

表4 風(fēng)道走向指標(biāo)對比判斷矩陣

表5 換氣效果指標(biāo)對比判斷矩陣

表6 設(shè)備管理指標(biāo)對比判斷矩陣

表7 歷史安全指標(biāo)對比判斷矩陣

表8 安監(jiān)管理指標(biāo)對比判斷矩陣

3.3 層次單排序及其一致性檢驗

將原始矩陣元素進(jìn)行解算，由于本文矩陣中判斷值受人為意見影響較大，因此采用計算較為簡單的算術(shù)平均值估算法對各列進(jìn)行歸一化處理，再解算特征向量W，得出各行因素對上層對象的影響力權(quán)值，即完成層次單排序?？紤]到判斷矩陣的形成基礎(chǔ)是各個層次各個因素之間兩兩比較重要程度，比較中并沒有獨(dú)立穩(wěn)定的第三方參照基點，存在結(jié)果出現(xiàn)邏輯性錯誤的可能，因此需要通過一致性檢驗環(huán)節(jié)來保證判斷矩陣具有大方向上的一致性[3-4]。

參考已有的研究成果，2008 年的一項研究中，美國的運(yùn)籌學(xué)家T.L.Saaty 基于5 萬次隨機(jī)試驗提出了隨機(jī)一致性的合格標(biāo)準(zhǔn)值（RI），可通過查閱資料獲得對應(yīng)階數(shù)的RI 值。λmax為該矩陣最大特征根，n 為矩陣階數(shù)，CI 為矩陣的一致性指標(biāo)值，CR 為矩陣一次性比率值，定義如式（1）、式（2）：

根據(jù)層次分析領(lǐng)域內(nèi)一般觀點，當(dāng)判斷矩陣的CR＜0.1 時，則可判定其通過一致性檢驗。表2—表8的CR 值均滿足檢驗要求。

3.4 指標(biāo)權(quán)重賦值

按照層次結(jié)構(gòu)，分別確定措施及準(zhǔn)則各層因素指標(biāo)的權(quán)重，數(shù)值如表9 所示。

表9 權(quán)重值

4 現(xiàn)場通風(fēng)環(huán)境綜合安全評價

大型裝備系統(tǒng)裝船施工現(xiàn)場通風(fēng)環(huán)境的最終總體安全評價按式（3）進(jìn)行統(tǒng)計計算。指標(biāo)開展調(diào)查和整改；當(dāng)安全評價等級為橙色時，表示現(xiàn)場運(yùn)行狀態(tài)異常，氣體風(fēng)險度明顯上升，建議現(xiàn)場停產(chǎn)并開展全面安全檢查；當(dāng)安全評價等級為紅色時，表示現(xiàn)場運(yùn)行于高風(fēng)險狀態(tài)，氣體風(fēng)險度已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)安全要求，必須立即停產(chǎn)并啟動應(yīng)急程序，盡快將人員有序撤出現(xiàn)場。

5 結(jié)語

式中：Wi為準(zhǔn)則層各個維度的評價權(quán)值；Wij為措施層各底層因素的評價權(quán)值；fij為措施層各底層因素映射至對應(yīng)維度的隸屬度。

最后可將現(xiàn)場通風(fēng)環(huán)境運(yùn)行狀態(tài)根據(jù)評估的最終得分的高低劃分為綠色、黃色、橙色和紅色4 個運(yùn)行等級，見表10。

表10 運(yùn)行等級

當(dāng)安全評價等級為綠色時，表示現(xiàn)場運(yùn)行正常，施工現(xiàn)場氣體風(fēng)險度處于較低水平；當(dāng)安全評價等級為黃色時，表示現(xiàn)場能夠繼續(xù)運(yùn)行，施工現(xiàn)場氣體風(fēng)險度暫時保持為較低水平，但是需要對評分較低維度

本文應(yīng)用層次分析法，從通風(fēng)動力、風(fēng)道結(jié)構(gòu)、換氣效果、設(shè)施配置、歷史安全和現(xiàn)場管理6 個維度提出25 項量化評價因子，形成了現(xiàn)場通風(fēng)環(huán)境的安全評價指標(biāo)體系，結(jié)合專家打分和矩陣解算實現(xiàn)指標(biāo)的權(quán)重賦值，實現(xiàn)了對大型裝備系統(tǒng)裝船施工現(xiàn)場通風(fēng)環(huán)境安全的量化評價，并對評價結(jié)果提出了分級應(yīng)對措施，可供安裝施工現(xiàn)場的安全管控工作參考。